crypto/ec/curve448/f_generic.c

   1 /**
   2  * @file p448/f_generic.c
   3  * @author Mike Hamburg
   4  *
   5  * @copyright
   6  *   Copyright (c) 2015-2016 Cryptography Research, Inc.  \n
   7  *   Released under the MIT License.  See LICENSE.txt for license information.
   8  *
   9  * @brief Generic arithmetic which has to be compiled per field.
  10  *
  11  * @warning This file was automatically generated in Python.
  12  * Please do not edit it.
  13  */
  14 #include "field.h"
  15
  16 static const gf MODULUS = {FIELD_LITERAL(
  17     0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xfffffffffffffe, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff
  18 )};
  19
  20 /** Serialize to wire format. */
  21 void gf_serialize (uint8_t serial[SER_BYTES], const gf x, int with_hibit) {
  22     gf red;
  23     gf_copy(red, x);
  24     gf_strong_reduce(red);
  25     if (!with_hibit) { assert(gf_hibit(red) == 0); }
  26
  27     unsigned int j=0, fill=0;
  28     dword_t buffer = 0;
  29     UNROLL for (unsigned int i=0; i<(with_hibit ? X_SER_BYTES : SER_BYTES); i++) {
  30         if (fill < 8 && j < NLIMBS) {
  31             buffer |= ((dword_t)red->limb[LIMBPERM(j)]) << fill;
  32             fill += LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(j));
  33             j++;
  34         }
  35         serial[i] = buffer;
  36         fill -= 8;
  37         buffer >>= 8;
  38     }
  39 }
  40
  41 /** Return high bit of x = low bit of 2x mod p */
  42 mask_t gf_hibit(const gf x) {
  43     gf y;
  44     gf_add(y,x,x);
  45     gf_strong_reduce(y);
  46     return -(y->limb[0]&1);
  47 }
  48
  49 /** Return high bit of x = low bit of 2x mod p */
  50 mask_t gf_lobit(const gf x) {
  51     gf y;
  52     gf_copy(y,x);
  53     gf_strong_reduce(y);
  54     return -(y->limb[0]&1);
  55 }
  56
  57 /** Deserialize from wire format; return -1 on success and 0 on failure. */
  58 mask_t gf_deserialize (gf x, const uint8_t serial[SER_BYTES], int with_hibit, uint8_t hi_nmask) {
  59     unsigned int j=0, fill=0;
  60     dword_t buffer = 0;
  61     dsword_t scarry = 0;
  62     const unsigned nbytes = with_hibit ? X_SER_BYTES : SER_BYTES;
  63     UNROLL for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
  64         UNROLL while (fill < LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i)) && j < nbytes) {
  65             uint8_t sj = serial[j];
  66             if (j==nbytes-1) sj &= ~hi_nmask;
  67             buffer |= ((dword_t)sj) << fill;
  68             fill += 8;
  69             j++;
  70         }
  71         x->limb[LIMBPERM(i)] = (i<NLIMBS-1) ? buffer & LIMB_MASK(LIMBPERM(i)) : buffer;
  72         fill -= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  73         buffer >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  74         scarry = (scarry + x->limb[LIMBPERM(i)] - MODULUS->limb[LIMBPERM(i)]) >> (8*sizeof(word_t));
  75     }
  76     mask_t succ = with_hibit ? -(mask_t)1 : ~gf_hibit(x);
  77     return succ & word_is_zero(buffer) & ~word_is_zero(scarry);
  78 }
  79
  80 /** Reduce to canonical form. */
  81 void gf_strong_reduce (gf a) {
  82     /* first, clear high */
  83     gf_weak_reduce(a); /* Determined to have negligible perf impact. */
  84
  85     /* now the total is less than 2p */
  86
  87     /* compute total_value - p.  No need to reduce mod p. */
  88     dsword_t scarry = 0;
  89     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
  90         scarry = scarry + a->limb[LIMBPERM(i)] - MODULUS->limb[LIMBPERM(i)];
  91         a->limb[LIMBPERM(i)] = scarry & LIMB_MASK(LIMBPERM(i));
  92         scarry >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  93     }
  94
  95     /* uncommon case: it was >= p, so now scarry = 0 and this = x
  96      * common case: it was < p, so now scarry = -1 and this = x - p + 2^255
  97      * so let's add back in p.  will carry back off the top for 2^255.
  98      */
  99     assert(word_is_zero(scarry) | word_is_zero(scarry+1));
 100
 101     word_t scarry_0 = scarry;
 102     dword_t carry = 0;
 103
 104     /* add it back */
 105     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
 106         carry = carry + a->limb[LIMBPERM(i)] + (scarry_0 & MODULUS->limb[LIMBPERM(i)]);
 107         a->limb[LIMBPERM(i)] = carry & LIMB_MASK(LIMBPERM(i));
 108         carry >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
 109     }
 110
 111     assert(word_is_zero(carry + scarry_0));
 112 }
 113
 114 /** Subtract two gf elements d=a-b */
 115 void gf_sub (gf d, const gf a, const gf b) {
 116     gf_sub_RAW ( d, a, b );
 117     gf_bias( d, 2 );
 118     gf_weak_reduce ( d );
 119 }
 120
 121 /** Add two field elements d = a+b */
 122 void gf_add (gf d, const gf a, const gf b) {
 123     gf_add_RAW ( d, a, b );
 124     gf_weak_reduce ( d );
 125 }
 126
 127 /** Compare a==b */
 128 mask_t gf_eq(const gf a, const gf b) {
 129     gf c;
 130     gf_sub(c,a,b);
 131     gf_strong_reduce(c);
 132     mask_t ret=0;
 133     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
 134         ret |= c->limb[LIMBPERM(i)];
 135     }
 136
 137     return word_is_zero(ret);
 138 }